Chang’e 6
Chang’e 6 (chinesisch 嫦娥六號 / 嫦娥六号, Pinyin Cháng'é Liùhào) ist eine geplante unbemannte Sonde der Nationalen Raumfahrtbehörde Chinas, die etwa 2025 mit einer Trägerrakete vom Typ Langer Marsch 5 vom Kosmodrom Wenchang auf Hainan gestartet werden[1] und bis zu 2 kg Bodenproben vom südlichen Rand des Südpol-Aitken-Beckens auf der erdabgewandten Seite des Mondes zurück zur Erde bringen soll.[2][3] Der Polarsommer am Südpol des Mondes beginnt im November und endet im März.[4][5] Dies ist die zweite Probenrückführmission im Rahmen des Mondprogramms der Volksrepublik China, der Name leitet sich von der chinesischen Mondfee Chang’e ab.
| Chang’e 6 | |
|---|---|
| NSSDC ID | (noch nicht vergeben) |
| Missionsziel | Erdmond |
| Auftraggeber | CNSA |
| Trägerrakete | Langer Marsch 5 |
| Aufbau | |
| Startmasse | 8,25 t |
| Verlauf der Mission | |
| Startdatum | 2025 (geplant) |
| Startrampe | Kosmodrom Wenchang |
Als alternativer Landeort ist eine Stelle bei 41° südlicher Breite und 180° östlicher Länge im südlichen Teil des Leibnitz-Krates vorgesehen, etwa dort, wo im Januar 2019 Chang’e 4 landete.[6] Der Orbiter soll in einem entfernten rückläufigen Orbit, der seit dem 18. November 2021 vom ausgedienten Orbiter der Vorgängersonde Chang’e 5 erprobt wird, auf die Aufstiegsstufe mit den Bodenproben warten.[7]
GeschichteBearbeiten
Im Zusammenhang mit der Mission Chang’e 5, die Proben vom Vulkanmassiv Mons Rümker im Oceanus Procellarum zurückbringen sollte, hatte man, wie bei Chang’e 3, neben der eigentlichen Sonde auch eine Reservesonde vorbereitet.[8] Nach einem Fehlstart der Trägerrakete Langer Marsch 5 am 2. Juli 2017 verschob sich der Start von Chang’e 5 auf November 2020; die wesentlichen Komponenten der Reservesonde waren 2017 bereits fertiggestellt.[9] Noch während man bei der Rakete den Fehler suchte, beschloss man, bei einem Erfolg der Mission Chang’e 5 das Reserveexemplar unter der Bezeichnung „Chang’e 6“ für eine Probenrückführmission zum Südpol des Mondes zu schicken. Über Details wie die Frage, ob man auf der Vorder- oder der erdabgewandten Seite des Mondes landen sollte, wollte man erst nach dem Abschluss der Mission Chang’e 5 entscheiden. Dennoch unterzeichnete das französische Centre national d’études spatiales bereits am 25. März 2019 mit der Nationalen Behörde für Wissenschaft, Technik und Industrie in der Landesverteidigung eine Absichtserklärung über eine konkrete Zusammenarbeit bei den wissenschaftlichen Nutzlasten.[10] Am 18. April 2019 veröffentlichte die Nationale Raumfahrtbehörde offiziell eine Einladung an Institutionen aus aller Welt, sich mit Nutzlasten an der Mission Chang’e 6 zu beteiligen, woraufhin gut 20 entsprechende Vorschläge eingingen.[1]
Im weiteren Verlauf wurde das Missionskonzept mehrfach geändert. So wollte man im Sommer 2020 nicht mehr die Reservesonde von Chang’e 5 verwenden, sondern einen mobilen Lander.[11] Wissenschaftler von der Fakultät für Raumfahrttechnik der Universität für Luft- und Raumfahrt Nanjing bauten 2021 einen 1,2 t schweren Prototyp, der dem Chang’e-3-Bus nicht unähnlich war, aber durch in die Stoßdämpfer der Landebeine eingebaute Aktoren jedes Bein in drei Richtungen bewegen konnte. Bei Tests im Labor wurde eine Schreitmethode erarbeitet, bei der immer drei Beine auf dem Boden blieben, während der Lander mit dem vierten Bein einen neuen Stand suchte. Der Lander bewegte sich dadurch sehr langsam, aber relativ sicher.[12] Im Dezember 2021 verkündete jedoch Wu Yanhua (吴艳华, * 1962), der stellvertretende Direktor der Nationalen Raumfahrtbehörde, dass man doch auf die Reservesonde von Chang’e 5 zurückgreifen und nur an einer Stelle Bodenproben entnehmen wollte.[8]
Was die Landestelle betraf, so hatte man sich bereits Anfang 2020 auf den inneren Ring des Südpol-Aitken-Beckens geeinigt. Diese Struktur hat die Form einer Ellipse mit einer Ausdehnung von 2400 km in Nord-Süd-Richtung und 2050 km in Ost-West-Richtung;[13] Chang’e 6 soll am südlichen Ende der Ellipse in Polnähe landen.[14] Dies gewann durch die Auswertung der von Jadehase 2 ermittelten geologischen Daten zusätzliche Bedeutung. Der Rover der Mission Chang’e 4 hatte im Von-Kármán-Krater mit seinem abbildenden Infrarotspektrometer, das eine bis dahin unerreichte räumliche Auflösung besitzt, eine mineralogische Zusammensetzung des Regoliths gefunden, die sich mit den gängigen Modellen für die Bildung des Südpol-Aitken-Beckens nicht in Einklang bringen ließ. Jadehase 2 verfügte jedoch nicht über die Möglichkeit für weitergehende Analysen wie eine Isotopenuntersuchung für eine genaue Altersbestimmung des Gesteins.[15] Hierfür wäre es nötig, Material in ein gut ausgestattetes Labor auf der Erde zu bringen.[16]
Ursprünglich sollte bei der Mission ein von Russland zur Verfügung gestellter Detektor für Oberflächeneis mitgeführt werden.[15] In China ist man in Bezug auf die praktische Nutzbarkeit von Mondeis jedoch eher skeptisch,[17] und aufgrund geopolitischer Verwerfungen war ab 2022 eine russische Mitarbeit an Raumfahrtprojekten mit einem Unsicherheitsfaktor behaftet. Als Wang Qiong (王琼) vom Zentrum für Monderkundungs- und Raumfahrt-Projekte der Nationalen Raumfahrtbehörde[18] am 21. September 2022 auf dem jährlichen Kongress der International Astronautical Federation in Paris die Internationale Mondforschungsstation vorstellte, erwähnte er Russland nicht mehr.[19] Stattdessen war Wu Yanhua, der den Kongress vorzeitig verlassen hatte,[20] mit einer chinesischen Delegation nach Islamabad gereist und hatte dort am 14. September 2022 mit Generalmajor Amer Nadeem, dem Direktor der Space and Upper Atmosphere Research Commission, ein Kooperationsabkommen über die Mitnahme des pakistanischen Cubesats iCUBE-Q bei der Mission unterzeichnet.[21][22] Pakistans erster Cubesat iCUBE-1 war am 21. November 2013 vom Kosmodrom Jasny in Russland gestartet.[23] Die Sonde selbst war Anfang September 2022 im Prinzip bereits fertiggestellt.[24]
Aufbau und wissenschaftliche NutzlastenBearbeiten
Die gut 8 m hohe Sonde wird unter Leitung der Chinesischen Akademie für Weltraumtechnologie gebaut, wobei die Shanghaier Akademie für Raumfahrttechnologie den Orbiter beisteuert. Beim Start hat die Sonde eine Masse von insgesamt 8,25 t, davon 5,45 t diergoler Treibstoff.[25] Chang’e 6 besteht aus vier Modulen:
- dem in betanktem Zustand 3,8 t schweren Lander, der 1–2 kg Gestein einsammeln soll[26]
- einer 500 kg schweren Aufstiegsstufe, die die Proben zurück in eine Mondumlaufbahn bringt
- dem Orbiter, an den die Aufstiegsstufe mit einem automatischen Rendezvousmanöver andockt
- der 300 kg schweren Wiedereintrittskapsel, die die Proben zur Erde zurückbringt[27]
Wie bei der Mission Chang’e 5 sind für die Probenentnahme zwei Tage eingeplant. Während dieser Zeit – beim Start der Aufstiegsstufe wird der Lander voraussichtlich beschädigt – sollen folgende Nutzlasten Daten sammeln:
- Radon-Detektor (Detection of Outgassing Radon, DORN, Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, Toulouse) zur Messung der Alphastrahlung, die beim Zerfall des radioaktiven Elements Radon entsteht, das wiederum ein Zerfallsprodukt von Uran und Thorium ist. Das zusammen mit dem Institut für Geologie und Geophysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften entwickelte Gerät kann die Alphateilchen in einem Umkreis von mehreren Dutzend Metern registrieren. Durch die unterschiedlichen Halbwertszeiten der Isotope 222Rn (3,8 Tage) und 220Rn (56 Sekunden) ist es möglich, zwischen direkt an der Landestelle austretendem und aus größerer Entfernung herangetragenem Radon zu unterscheiden und so einen Einblick in den Gastransport in der – äußerst dünnen – Exosphäre des Mondes zu bekommen.[28]
- Detektor für negativ geladene Ionen (Negative Ions at the Lunar Surface, NILS, Institutet för rymdfysik, Kiruna),[15][9] ein Nachfolgemodell des Solar Wind Monitor (SWIM), der als Teil des Sub keV Atom Reflecting Analyser (SARA) auf dem indischen Mondorbiter Chandrayaan-1 mitflog.[29] Mit NILS will man herausfinden, ob es neben neutralen Wasserstoffatomen und Protonen auch negativ geladene Ionen gibt, die beim Auftreffen des Sonnenwinds auf die Mondoberfläche entstehen und von dort zurückgeworfen werden. Das zusammen mit dem Nationalen Zentrum für Weltraumwissenschaften entwickelte Gerät soll für mindestens 30 Minuten nach der Landung arbeiten und dabei die Teilchenstromdichte der eventuell vorhandenen Ionen messen sowie eine grobe Abschätzung ihrer Masse durchführen.[6]
Seitlich am Gehäuse des Landers befindet sich ein halbkugelförmiger Laser-Retroreflektor der Laboratori Nazionali di Frascati (eine Abteilung des Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) zur Navigationserleichterung für Lander und Rover bei Folgemissionen im selben Gebiet (Chang’e 7 etc.).[22][30] Der gemeinsam mit dem Institut für Informationsgewinnung durch Luft- und Raumfahrt der Chinesischen Akademie der Wissenschaften entwickelte Reflektor unterstützt außerdem die Bestimmung der Orbitaldaten und die Navigation von Satelliten im lunaren Raum. Durch Lasermessungen sollen die dynamischen Abläufe zwischen Erde und Mond über einen längeren Zeitraum dokumentiert werden, es sollen die Libration, also die Taumelbewegung des Mondes, sowie die Mondgezeiten, also die periodische Deformation der Mondkruste durch die Gezeitenkraft der Erde erforscht werden.[31]
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Bei der Mission Chang’e 5 hatten sich der Rückstart von der Mondoberfläche und das Koppelmanöver im Mondorbit durch den Mangel an Navigationssatelliten ausgesprochen schwierig gestaltet; die Techniker im Raumfahrtkontrollzentrum Peking mussten sich stark auf die künstliche Intelligenz der Raumflugkörper verlassen. Daher ist für Chang’e 6 und vor allem die bemannten Mondmissionen der Aufbau einer Lunaren Relais- und Navigationssatelliten-Konstellation (月球中继导航星座) ähnlich dem Beidou-System geplant. Die ersten Satelliten der Konstellation sollen nach Möglichkeit bereits 2023 starten,[32] zwei schwere Trägerraketen vom Typ Langer Marsch 5 befanden sich im Juni 2022 im Bau.[33][34] Um mehrere Satelliten auf einmal befördern zu können, war auch eine längere Nutzlastverkleidung von 18,5 m in Entwicklung (die reguläre Nutzlastverkleidung der CZ-5 ist 12,27 m lang).[35][36]
Während es sich bei den Relaissatelliten Elsternbrücke und Elsternbrücke 2 um militärische Satelliten zur ausschließlichen Nutzung durch die Strategische Kampfunterstützungstruppe der Volksrepublik China handelt, lud die Nationale Raumfahrtbehörde Chinas hier am 24. April 2022 auch andere Staaten dazu ein, sich am Aufbau der Konstellation zu beteiligen und sie im Rahmen der Internationalen Mondforschungsstation zu nutzen.[37][38] Hierbei geht es nicht nur um die Erleichterung der Navigation bei Koppelmanövern durch präzise Orts- und Zeitbestimmung, sondern auch um die Übermittlung der bei dieser und zukünftigen Mondmissionen generierten Daten über das nach dem IPv6-Standard arbeitende interplanetare Internet.[39] Die Lunare Konstellation bildet hier die sogenannte „Vermittlungsschicht“ (Network Layer).[40]
Bezüglich der Zahl und Verteilung der Satelliten in der Konstellation gibt es unterschiedliche Ansätze. Gao Zhaoyang und Hou Xiyun von der Fakultät für Astronomie und Weltraumwissenschaften der Universität Nanjing waren 2020 zu dem Ergebnis gekommen, dass selbst mit mehreren Satelliten in Halo-Orbits zwar eine vollständige Abdeckung der Polregion, aber nicht der gesamten Mondoberfläche möglich wäre, was zum Beispiel Koppelmanöver in einem äquatorialen Orbit um den Mond Beschränkungen unterwerfen würde. Als Abhilfe schlugen die beiden Wissenschaftler vor, Satelliten in Halo-Orbits mit solchen in entfernten rückläufigen Orbits zu kombinieren. Mit drei Satelliten in Halo-Orbits und zwei in entfernten rückläufigen Orbits wäre eine ununterbrochene Abdeckung der gesamten Mondoberfläche möglich.[41] Auch Zhang Lihua von der Hangtian Dong Fang Hong Satelliten GmbH, der Herstellerfirma der Relaissatelliten, schlug im April 2021 eine Kombination von Satelliten in Halo-Orbits um die Lagrange-Punkte L1 und L2 und diversen Orbits um den Mond selbst vor.[40] Entfernte rückläufige Orbits sind theoretisch über einen Zeitraum von mehreren hundert Jahren stabil. Real existierende Raumflugkörper besitzen jedoch nicht nur eine Masse, sondern auch ein Volumen und eine Oberfläche und sind daher zusätzlichen Kräften durch Ausgasen und Lichtdruck ausgesetzt. Das Raumfahrtkontrollzentrum Peking steuerte daher Ende 2021 den ausgedienten Orbiter von Chang’e 5 in einen entfernten rückläufigen Orbit von 70.000 × 100.000 km um den Mond, um die Auswirkungen dieser Faktoren zu testen.[42]
Im November 2022 dachte man daran, die Satelliten zusätzlich zu ihren Kommunikations- und Navigationsfunktionen auch mit Geräten zur Fernerkundung auszurüsten, um die auf der Mondoberfläche operierenden Roboter effizient zu den Ressourcen lenken zu können.[3]
EinzelnachweiseBearbeiten
- ↑ a b 嫦娥六号任务计划于2025年前后发射. In: cnsa.gov.cn. 25. November 2022, abgerufen am 27. November 2022 (chinesisch).
- ↑ 甘永、杨瑞洪: 嫦娥七号任务搭载机遇公告. (PDF; 230 kB) In: cnsa.gov.cn. 21. September 2022, abgerufen am 21. September 2022 (chinesisch).
- ↑ a b 期待，中国深空探测“大动作”！ In: cnsa.gov.cn. 28. November 2022, abgerufen am 2. Dezember 2022 (chinesisch).
- ↑ Junichi Haruyama et al.: An explanation of bright areas inside Shackleton Crater at the Lunar South Pole other than water-ice deposits. In: agupubs.onlinelibrary.wiley.com. 16. Juli 2013, abgerufen am 27. November 2022 (englisch).
- ↑ Corryn Wetzel: Five Things to Know About NASA’s Lunar Rover ‘VIPER’. In: smithsonianmag.com. 12. Oktober 2021, abgerufen am 27. November 2022 (englisch).
- ↑ a b Romain Canu-Blot, Martin Wieser und Stas Barabash: The Negative Ions at the Lunar Surface (NILS): first dedicated negative ion instrument on the Chang'E-6 mission to the Moon. In: ui.adsabs.harvard.edu. 18. September 2022, abgerufen am 1. Januar 2023 (englisch).
- ↑ 冷媚: 我国计划2024年发射鹊桥二号中继星. In: stdaily.com. 17. Januar 2023, abgerufen am 17. Januar 2023 (chinesisch).
- ↑ a b 唐明军: 我国已批复探月工程四期任务 正开启星际探测新征程. In: weixin.qq.com. 27. Dezember 2021, abgerufen am 12. Juli 2022 (chinesisch).
- ↑ a b 付琳: 瞄准“南极—艾特肯”盆地 嫦娥六号为建月球科研站探路. In: xinhuanet.com. 11. Mai 2021, abgerufen am 14. Juli 2022 (chinesisch).
- ↑ 杨婷婷、郭光昊、童黎: 中法将开展探月合作：嫦娥六号搭载法方设备. In: guancha.cn. 26. März 2019, abgerufen am 12. Juli 2022 (chinesisch).
- ↑ Xu Lin, Wang Chi et al.: China's Lunar and Deep Space Exploration Program for the Next Decade (2020–2030). In: cjss.ac.cn. 15. September 2020, abgerufen am 13. Juli 2022 (englisch).
- ↑ 贾山 et al.: 可移动月球着陆器系统设计与实验验证. (PDF; 3,46 MB) In: jdse.bit.edu.cn. 5. Januar 2022, abgerufen am 13. Juli 2022 (chinesisch).
- ↑ Ian Garrick-Bethell und Maria T. Zuber: Elliptical structure of the lunar South Pole-Aitken basin. (PDF; 969 kB) In: geodyn.mit.edu. 25. Juni 2009, abgerufen am 13. Juli 2022 (englisch).
- ↑ Zou Yongliao et al.: Overview of China’s Upcoming Chang’E Series and the Scientific Objectives and Payloads for Chang’E 7 Mission. (PDF; 123 kB) In: hou.usra.edu. 17. März 2020, abgerufen am 13. Juli 2022 (englisch).
- ↑ a b c Andrew Jones: China's Chang'e 6 mission will collect lunar samples from the far side of the moon by 2024. In: space.com. 8. Juli 2021, abgerufen am 12. Juli 2022 (englisch).
- ↑ Chen Jian et al.: Radiative Transfer Modeling of Chang'e-4 Spectroscopic Observations and Interpretation of the South Pole-Aitken Compositional Anomaly. In: iopscience.iop.org. 30. Mai 2022, abgerufen am 12. Juli 2022 (englisch).
- ↑ 冰冷的月坑中，或许有可利用的水冰资源. In: clep.org.cn. 21. Januar 2020, abgerufen am 8. November 2022 (chinesisch).
- ↑ 徐步云、程雨婷: 10多年前立下的“探月Flag”，只有我们做到了！ In: lw.xinhuanet.com. 21. Januar 2021, abgerufen am 23. September 2022 (chinesisch).
- ↑ Andrew Jones: China seeks new partners for lunar and deep space exploration. In: spacenews.com. 28. September 2022, abgerufen am 28. September 2022 (chinesisch).
- ↑ Andrew Jones: Global space agency leaders see asteroid deflection, moon missions as top priorities. In: space.com. 19. September 2022, abgerufen am 22. September 2022 (englisch).
- ↑ 吴艳华率因访巴基斯坦空间和外大气层研究委员会. In: cnsa.gov.cn. 15. September 2022, abgerufen am 22. September 2022 (chinesisch).
- ↑ a b 嫦娥六号任务国际大合作. In: share.api.weibo.cn. 21. September 2022, abgerufen am 8. November 2022 (chinesisch).
- ↑ Suhail Yusuf: Pakistan's first Cubesat iCUBE-1 launched from Russia. In: dawn.com. 21. November 2013, abgerufen am 23. September 2022 (englisch).
- ↑ China’s Phase-4 lunar probe mission approved by state, expected to build basic structure for Intl Lunar Research Station. In: globaltimes.cn. 10. September 2022, abgerufen am 22. November 2022 (englisch).
- ↑ 索阿娣、赵聪: 5.4吨推进剂如何注入中国史上最复杂航天器？ In: guancha.cn. 26. November 2020, abgerufen am 26. November 2020 (chinesisch).
- ↑ 刘园园: 中国探月工程四期开始全面实施——访全国政协常委、中国探月工程总设计师吴伟仁. In: stdaily.com. 8. März 2022, abgerufen am 23. Juli 2022 (chinesisch).
- ↑ Herbert J. Kramer: Chang'e-5. In: eoportal.org. Abgerufen am 8. Mai 2022 (englisch).
- ↑ DORN, the French instrument on the Chang’e 6 mission. In: sciences-techniques.cnes.fr. 18. Dezember 2019, abgerufen am 14. Juli 2022 (englisch).
- ↑ Martin Wieser und Stas Barabash: A family for miniature, easily reconfigurable particle sensors for space plasma measurements. In: agupubs.onlinelibrary.wiley.com. 9. November 2016, abgerufen am 1. Januar 2023 (englisch).
- ↑ New promo of multiple CNSA future missions:ILRS lunar station, Mars sample return, planetary defense (ab 0:05:26) auf YouTube, 8. November 2022, abgerufen am 8. November 2022.
- ↑ 嫦娥六号任务国际载荷正式揭晓. In: dsel.cc. 20. Dezember 2022, abgerufen am 31. Dezember 2022 (chinesisch).
- ↑ 高诗淇: 今年火箭院哪些火箭将登上发射台，一起揭晓. In: weixin.qq.com. 12. Januar 2023, abgerufen am 12. Januar 2023 (chinesisch).
- ↑ 贺喜梅: 长征五号遥六、遥七火箭圆满完成氢氧发动机地面环境校准试验. In: weixin.qq.com. 1. Juli 2022, abgerufen am 15. Juli 2022 (chinesisch).
- ↑ YF-77发动机今天完成100秒校准试车. In: share.api.weibo.cn. 9. Januar 2023, abgerufen am 12. Januar 2023 (chinesisch).
- ↑ 樊巍: 梦天实验舱成功发射！中国空间站“T”字构型将建成. In: sina.com.cn. 1. November 2022, abgerufen am 3. Februar 2023 (chinesisch).
- ↑ 刘岩: 海河之滨春来早——探访一院 211厂天津火箭公司见闻. In: spacechina.com. 3. Februar 2023, abgerufen am 3. Februar 2023 (chinesisch).
- ↑ 张棉棉: 国家航天局：正在论证构建环月球通信导航卫星星座. In: 163.com. 24. April 2022, abgerufen am 15. Juli 2022 (chinesisch).
- ↑ Andrew Jones: China to build a lunar communications and navigation constellation. In: spacenews.com. 27. April 2022, abgerufen am 15. Juli 2022 (englisch).
- ↑ 上海市人民政府办公厅关于印发《上海市数字经济发展“十四五”规划》的通知. In: shanghai.gov.cn. 12. Juli 2022, abgerufen am 15. Juli 2022 (chinesisch).
- ↑ a b Zhang Lihua: Development and Prospect of Chinese Lunar Relay Communication Satellite. (PDF; 3,12 MB) In: sciencemag.org. 27. April 2021, abgerufen am 15. Juli 2022 (englisch).
- ↑ Gao Zhaoyang und Hou Xiyun: Coverage Analysis of Lunar Communication/Navigation Constellations Based on Halo Orbits and Distant Retrograde Orbits. In: cambridge.org. 24. März 2020, abgerufen am 15. Juli 2022 (englisch).
- ↑ Scott Tilley: Chang’e 5 Returns to the Moon. In: skyriddles.wordpress.com. 25. Januar 2022, abgerufen am 15. Juli 2022 (englisch).